Bu tez çalışması kapsamında bir doğru akım ayarlayıcısı ile bir eviriciden oluşturulmuş genel bir evirici sistemi incelenmiştir. DC-DC Dönüştürücü devresi ve evirici için belirlenen ve önerilen modeller detaylı olarak açıklanmış, son olarak meydana gelen sistemin avantajlarına değinilmiştir.
Sistemin DC-DC dönüştürücü devre kısmı için Boost tipi dönüştürücü devresi tercih edilmiştir. Boost tipi DC-DC dönüştürücü devresi, girişindeki DC gerilimi çıkışa daha yüksek olarak aktaran bir dönüştürücü tipidir. Gerilim yükseltme özelliğinden dolayı sisteme en uygun dönüştürücü devresidir. Devrede bulunan yarıiletken anahtarlama elemanının tetikleme frekansı ile oynanarak, sistemde bulunan devre elemanlarına müdahale etmeden istenilen seviyede bir DC gerilimi elde etmek mümkündür. Bahsedilen yarıiletken anahtarlama elemanının tetikleme işareti, iki farklı şekilde elde edilmiştir. Bir kare dalga osilatör devresi veya bir mikro denetleyici ile oluşturulmuş PWM üretme devresinden tetikleme işareti üretilmeye çalışılmıştır. Kare dalga osilatör devresi yerine darbe genişlik ayarı yapılarak elde edilmiş tetikleme sinyalleri denenebilir ve gerekli iyileştirmeler ile daha kararlı ve ihtiyaçlara daha hızlı cevap veren bir DC-DC dönüştürücü devresi elde edilebilir. Sistemimizde evirici olarak tercih edilen Tek Fazlı Köprü Evirici devresi için en önemli sorun yarıiletken anahtarlama elemanlarının tetiklenmesidir. Tetikleme süreleri, tetikleme işaretinin üretilmesi, genliği, frekansının belirlenmesi gibi bazı konularda karar verildikten sonra geriye sadece sistemi oluşturmak ve uygun sonuçları elde etme işi kalmaktadır. Tetikleme sistemi olarak PWM tercih edilmiş ve devre bu sisteme göre düzenlenmiştir. PWM PIC16F877 mikro denetleyicisi kullanılarak elde edilmiştir. Bundan sonra yapılacak çalışmalarda tek fazlı bir evirici sistemi yerine, üç fazlı bir evirici sistemi düşünülebilir. Tek katlı eviriciler yerine çok katlı eviriciler tercih ederek de ideal sinüse daha çok yaklaşılabilir.
83
Doğru akım ayarlayıcıları ve eviricilerin birlikte kullanılması sonucu elde edilen devrenin bilgisayar yardımı ile oluşturulup çalıştırılması sonucu elde edilen sonuçlara tez içerisinde yer verilmiştir. Çalışma kapsamında değinilen farklı tip tetikleme düzenleri içinde PIC16F877 ile oluşturulan düzeneğe önem verilerek bu sistem için düzeltmeler yapılmaya çalışılmıştır. Mikro denetleyici devresi sayesinde tek bir blok sistem ile hem DC-DC dönüştürücü katı, hem de evirici katının sürülebileceği bir tetikleme sistemi elde edildi. Tek bir tetikleme düzeneği kullanarak, sistemin daha basit bir yapıda olmasını, dışarıdan sisteme direk müdahalede bulunmadan program değişikliği ile istenilenin yapılabilmesini, daha düşük maliyetli olmasını, daha ufak boyutlarda olmasını ve kontrol edilebilir olmasını sağlamış olduk.
Harici osilatör devresi ve sinyal jeneratörleri ile üretilen PWM tetikleme sinyalleri, oluşturulan sistemin daha rahat açıklanabilmesi ve farkların görülebilmesi için kullanılmıştır. Ancak muhakkaktır ki bu şekilde bir tetikleme sinyali üretme düzeneği oldukça güç ve pahalıdır. PWM tetikleme işareti, basit bir entegre düzeneği ile üretilerek yeni bir tetikleme sistemi oluşturulabilir ve buna göre bir sistem tasarlanabilir.
84
KAYNAKLAR
[1] Kırçay, A., “IGBT‟lerle tasarlanan PWM‟li bir invertör ile üç fazlı asenkron motorun hız kontrolü”, Yüksek Lisans Tezi, Pamukkale Üniversitesi Fen
Bilimleri Enstitüsü, Denizli, 50-79, (2001)
[2] Demirkutlu, E., “Output voltage control of a four-leg inverter based three-phase ups by means of stationary frame resonant fitler banks”, M.S., The Graduate
School of Natural and Applied Sciences of Middle East Technical University,
Ankara, 13-20, (2006)
[3] Ortaç, O., “DA/AA Dönüştürücü”, Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi Fen
Bilimleri Enstitüsü, Ankara, (2007)
[4] Altınbaş, N., “Yumuşak Anahtarlamalı DC-DC Dönüştürücülerin İncelenmesi”,
Yüksek Lisans Tezi, Yıldız Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü,
İstanbul, (2007)
[5] Özkaya, H., “Paralel active filter design, control and implementation”, M.S., The
Graduate School of Natural and Applied Sciences of Middle East Technical University, Ankara, (2007)
[6] Shimizu, T.,Wada, K., Nakamura, N. “Flyback-Type single-phase utility interactive inverter with power pılsation decoupling on the DC input for an AC photovoltaic module system”, IEEE Transactions on Power Electronics,
Vol.21, No.5, (2006)
[7] Peng, F.Z., Su, G.J., Tolbert, L.M. “A passive soft-switching snubber for PWM inverters” IEEE Transactions on Power Electronics, Vol.19, No.2, (2004) [8] Brod, D.M., Novotny, D.W., “Current control of VSI-PWM inverters” IEEE
Transactions on Industry Applications, Vol.IA-21, No.4, (1985)
[9] Nabae, A., Takahashi, I, Akagi, H., “A new neutral-point-clamped PWM inverter” IEEE Transactions on Industry Applications, Vol.IA-17, No.5, (1981) [10] Ye, Z. Jain, P.K., Sen, P.C., “A full-bridge resonant inverter with modified
pahs-shift modulation for high-frequency AC power distribution systems” IEEE
Transactions on Industrial Electronics, Vol.54, No.5, (2007)
[11] Lin, B.R., Huang, C.H., “Single-phase capacitor clamped inverter with simple structure” National Yunlin University of Science and Technology Touliu City, NSC 91-2213-E-224-045, NSC 92-2213-E-224-008, Taiwan, (2004)
85
[12] Wang, C.M., “A novel single-stage full-bridge buck-boost inverter”
Department of Electronic Engineering Lunghwa University of Science and Technology, 0-7803-7768-0/03, Taiwan, ROC, (2003)
[13] Chang, Y.H., “Design and analysis of power-CMOS-gate-based switched- capacitor boost DC-AC inverter” IEEE Transactions on Circuits and Systems,
Vol.51, No.10, (2004)
[14] Caceres, R.O., Barbi, I., “A boost DC-AC converter:Analysis, Design, and Experimentation” IEEE Transactions on Power Electronics, Vol.14, No.1, (1999)
[15] Calıskan, V.A., Verghese, G.C., Stankovic, A.M., “Multifrequency averaging of DC/DC converters” IEEE Transactions on Power Electronics, Vol.14, No.1, (1999)
[16] Bodur, H., Aksoy, İ., Bakan, A.F., “PWM DC-DC dönüştürücülerde ZVT ve ZCT tekniklerine genel bakış”, Yıldız Teknik Üniversitesi, Elektrik-Elektronik
Fakültesi, Elektrik Mühendisliği Bölümü, İstanbul
[17] Step-Up Switch Mode Power Supply: Ideal Boost Converter, http://services.eng.uts.edu.au/~venkat/pe_html/ch07s3/ch07s3p1.htm (Ziyaret
Tarihi: 13 Aralık 2008)
[18] Inverting Switching Converter Design Equitions, http://www.daycounter.com/LabBook/InvertingConverter/Inverting-Converter- Equations.phtml (Ziyaret Tarihi: 14 Aralık 2008)
[19] Abut, N., “Güç elektroniği, güç yarıiletkenleri ve dönüştürücüler”, Birsen
Yayınevi Ltd.Şti., 271-317, (2004)
[20] Dorf, R.C., Bishop, R.H. “Modern control systems”, Tenth Edition, Pearson
Prentice Hall,192-219, (2005)
[21] Altun, Y., Dermirtaş, M., “Kural tabanlı boost dönüştürücüde çıkış gerilminin yük direnci ile değişiminin incelenmesi”, Balıkesir Üniversitesi, Mühendislik
Mimarlık Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü, Balıkesir
[22] Deswal, S.S., Dahiya, R., Jain, D.K., “Application of boost converter for ride- through capability of adjustable speed drives during sag and swell conditions”,
Proceeding of World Academy Science, Engineering and Technology, Vol.30,
ISSN 1307-6884, (2008)
[23] Soni, A., “DC-DC Switching boost converter”, Senior Design Final Report, Project Number.63, (1999)
[24] Reddy, J., DC-DC Converter Basics,
http://transformer.netfirms.com/new_site/articles/dc-dc.htm (Ziyaret Tarihi: 9
86
EKLER
Ek-A. PIC16F877 Mikro Denetleyicisi ile PWM ĠĢareti Üretme Programı
void main() { byte X,Y; /*setup_adc_ports(NO_ANALOGS); setup_adc(ADC_OFF); setup_psp(PSP_DISABLED); setup_spi(SPI_SS_DISABLED); setup_timer_0(RTCC_INTERNAL|RTCC_DIV_1); setup_timer_1(T1_DISABLED); setup_timer_2(T2_DISABLED,0,1);*/ // PWM Programı!! //---
////Program Analog girişi okur ve bunun dijital değerini aktarma oranı için kullanır.
//// Pwm çalışıyorken analog giriş sürekli okunur. Analog değer değiştikçe Ton süresideğişir.
setup_ccp1(CCP_PWM); // CCP1 PWM moduna ayarlanıyor setup_ccp2(CCP_PWM); // CCP2 PWM moduna ayarlanıyor
setup_timer_2(T2_DIV_BY_16, 127, 1); // Periyot (1/clock)*4*t2div*(period+1) setup_port_a(ALL_ANALOG); // Fosc=20000000 ve periyot katsayısı=127 setup_adc(adc_clock_internal); // (1/20000000)*4*16*128= 409,6 us or 2,44 khz while( TRUE ) { set_adc_channel( 1 ); X=read_adc(); delay_ms(2); set_pwm1_duty(X); // X*4*(1/clock)*t2div set_adc_channel( 0 ); Y=read_adc(); delay_ms(2); set_pwm2_duty(Y); // X*4*(1/clock)*t2div } //--- }
87
ÖZGEÇMĠġ
1984 yılında Ankara‟da doğdu. İlk, orta ve lise öğrenimini Ankara/Kızılcahamam‟da tamamladı. 2002 yılında girdiği Kocaeli Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Elektrik Mühendisliği Bölümü‟nden 2006 yılında mezun oldu. Ayrıca 2004 yılında girdiği Kocaeli Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Bölümü‟nde halen eğitimine devam etmektedir. 2006 yılından beri Kocaeli Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Elektrik Mühendisliği Bölümü‟nde Yüksek Lisans‟a devam etmektedir. Yine 2006 tarihinden itibaren Kocaeli‟nde bulunan Güç Mühendislik firmasında Elektrik Mühendisi olarak çalışmıştır. Ağustos–2008 tarihinden itibaren de Nekar Elektrik firmasında Elektrik Mühendisi olarak çalışmaktadır.